膨潤土吸附材料制備及對銅離子的吸附行為研究.pdf

1、論文題目：膨潤土吸附材料制備及對銅離子的吸附行為研究專業(yè)：材料工程碩士生：韓瑾（簽名）指導(dǎo)老師：楊建業(yè)彭龍貴（簽名）摘要基于膨潤土在污染水體中對金屬離子良好的吸附能力，本文以內(nèi)蒙古赤峰膨潤土為原料，制備出鈣基膨潤土、鈉基膨潤土和酸改性膨潤土吸附材料，對吸附材料進(jìn)行了物相分析、物理性能分析和結(jié)構(gòu)分析，并結(jié)合材料的吸附行為與吸附機(jī)理，采用XRD、FTIR、XPS聯(lián)動(dòng)分析的方法對材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系進(jìn)行了進(jìn)一步研究，研究結(jié)果表明：

2、鈣基膨潤土中蒙脫石的含量較原礦土增加了40.2%，陽離子交換容量從提純前的53.7mmol100g提高到75.2mmol100g，鈣基膨潤土d(001)變?yōu)?.588nm，比表面積提高到原來的2.67倍；改型后的鈉基膨潤土d(001)為1.223nm；酸改性的膨潤土中金屬元素K、Ca、Mg、Al及其化合物的含量較鈣基膨潤土明顯減小。分別以鈣基膨潤土、鈉基膨潤土和酸改性膨潤土三種吸附材料對銅離子進(jìn)行吸附行為研究，得出了三種材料各自的最佳吸

3、附工藝，通過對吸附材料在最佳工藝條件下吸附銅離子的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)分析：三種吸附材料對銅離子的吸附均符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和Langumuir吸附模型，呈單分子層型吸附，主要以化學(xué)吸附為主；鈣基膨潤土單分子層飽和吸附量為7.79mgg，鈉基膨潤土單分子層飽和吸附量為24.91mgg，酸改性膨潤土單分子層飽和吸附量為7.42mgg；膨潤土吸附材料對銅離子的吸附過程是自發(fā)、吸熱、熵增的過程，根據(jù)熵變的大小和被吸附銅離子含量關(guān)系，表明了鈣基膨潤土

4、對銅離子的吸附以離子交換為主，鈉基膨潤土對銅離子的吸附以離子交換和配合作用協(xié)同為主，而酸改性膨潤土對銅離子的吸附以配合作用為主。采用XRD、FTIR、XPS和ICP聯(lián)動(dòng)進(jìn)一步對三種膨潤土吸附材料在吸附前后的化學(xué)組成、層間結(jié)構(gòu)和鍵接構(gòu)造的相關(guān)性進(jìn)行了分析。FTIR圖譜顯示，Cu2與三種膨潤土吸附材料顆粒表面的SiOH均發(fā)生了表面配合反應(yīng)，酸改性膨潤土吸附銅離子時(shí)，Cu2與八面體晶格中的陽離子發(fā)生了層間配合反應(yīng)；XRD顯示Cu2進(jìn)入了膨潤土

5、層間；Cu2pXPS圖譜顯示，酸改性膨潤土吸附銅離子時(shí)，Cu2未進(jìn)行離子交換反應(yīng)，只發(fā)生了配合反應(yīng)，鈣基膨潤土和鈉基膨潤土吸附銅離子時(shí)均發(fā)生離子交換反應(yīng)，鈉基膨潤土對銅離子的吸附同時(shí)存在配合作用；ICP分析顯示，酸改性膨潤土吸附銅離子主要以配合的方式為主，鈣基膨潤土吸附銅離子主要以離子交換的方式為主，鈉基膨潤土吸附銅離子是SubjectSubjectSubjectSubject：StudyStudyStudyStudyononononp

6、reparationpreparationpreparationpreparationadsptionadsptionadsptionadsptionbehavibehavibehavibehaviofofofofcoppercoppercoppercopperionsionsionsionswithwithwithwithbentonitebentonitebentonitebentoniteitsitsitsitsmodifiedm

7、odifiedmodifiedmodifiedbentonitesbentonitesbentonitesbentonitesSpecialtySpecialtySpecialtySpecialty：MaterialsMaterialsMaterialsMaterialsEngineeringEngineeringEngineeringEngineeringNameNameNameName：JinJinJinJinHanHanHanHa

8、n(Signature)(Signature)(Signature)(Signature)InstructInstructInstructInstruct：JianyeJianyeJianyeJianyeYangYangYangYangLongguiLongguiLongguiLongguiPengPengPengPeng(Signature)(Signature)(Signature)(Signature)ABSTRACTABSTRA

9、CTABSTRACTABSTRACTInthispaperthecalciumbentonitethesodiumbentonitetheacidmodifiedbentoniteadsptionmaterialswerepreparedfromtheInnerMongoliaChifengbentonitebasedontheexcellentadsptionabilityofbentonitetometalionsinthepoll

10、utedwater.Thephysicalchemicalpropertiesthephasethestructureoftheadsptionmaterialswereanalyzed.TheconnectionsamongthecompositionsthestructuresthepropertiesofthematerialswerestudiedbythemethodofFTIRXRDXPSICPlinkageanalysis

11、combinedwiththeadsptionbehavimechanismofadsptionmaterial.Theresultsshowedthat:Thecontentofmontmilloniteofthecalciumbentoniteincreasedby40.2%comparedwiththesoil.Thecationexchangecapacityofthecalciumbentoniteincreasedfrom5

12、3.7mmol100gto75.2mmol100gafterpurification.Thed(001)ofthecalciumbentonitebecame1.588nmcomparedtotheinigalvauleofsoilitsspecificsurfaceareaincreasedto2.67timeswiththeinigalvalueofsoil.Thed(001)ofthemodifiedsodiumbentonite

13、became1.223nm.ThecontentofmetalelementsKCaMgAlitscompoundsofacidmodifiedbentonitedecreasedobviouslycomparedtothatofcalciumbentonite.Theoptimaladsptionprocessofthecalciumbentonitethesodiumbentonitetheacidmodifiedbentonite

14、werefixedrespectivelybasedonthecopperionadsptionbehaviofthethreebentonitematerials.Thedynamicthermodynamicanalysisofcopperionadsptionmaterialundertheoptimumconditionsindicatedthatthecopperionadsptionsofthethreeadsptionma

15、terialsallfollowsthepseudosecondderkiicequationLangmuiradsptionisothermmodelwhichareabsbedasmonolayerdominatedbychemicalabsption.Thesaturatedadsptioncapacitiesofthecalciumbentonitethesodiumbentonitetheacidmodifiedbentoni